5.2常见传感器的工作原理及应用（课时练习）（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用（课时练习）（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 446.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-12 20:34:05 | ||
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文档简介
常见传感器的工作原理及应用
一、单选题
1． 如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡 电阻均为R，D为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（ ）
A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动
C． D．
2． 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，利用磁体靠近霍尔元件产生霍尔效应可控制显示屏的工作状态。如图，一宽为a、长为c的长方形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速率为v。当元件处于方向向下且垂直于上表面、磁感应强度为B的匀强磁场中，元件的前、后表面间将出现霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。此时（ ）
A．元件前表面的电势比后表面的电势低
B．自由电子受到的洛伦兹力大小为
C．霍尔电压U与磁感应强度B成反比
D．霍尔电压U与电子定向移动的速度v无关
3． 以下说法正确的是（ ）
A．电感器有通交流、阻直流、通高频、阻低频的特性
B．电容器的电容越小，交流电频率越低，对交流电的阻碍作用越小
C．传感器能把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信息
D．光敏电阻是用半导体材料制成，其电阻不随光照强度改变
4． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻R0，A和B是小灯泡，光敏电阻Rt阻值随光照强度增加而减小。用逐渐增强的光照射光敏电阻Rt过程中（ ）
A．路端电压增大 B．R0两端电压减小
C．灯A变暗，灯B变亮 D．灯A和灯B都变暗
5． 霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
6． 福州一中的同学总是对身边的的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针（电子罗盘）产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C到D方向的恒定电流I，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A、B之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．当C端朝着正西方向时，UAB>0
B．当C端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c，则A、B两表面的电势差增大
C．CD沿着竖直方向时，A、B两表面的电势差UAB一定为零
D．当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A、B两表面的电势差不断减小
7． 如图所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计．闭合开关S，在环境温度明显升高的过程中，下列说法错误的是
A．L变亮
B．RT两端电压变小
C．C所带的电荷量保持变小
D．G中电流方向由b→a
8． 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（ ）
A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源
9． 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（ ）
A．从0到t1时间内，升降机一定静止
B．从t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C．从t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化
D．从t2到t3时间内，升降机可能向下匀加速运动
10．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（ ）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
二、多选题
11．下列说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．热敏电阻是利用半导体电阻承受随温度的变化的特征来实现温度测量
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．空调机中控温的传感器是光电传感器
12．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，图中虚线表示激光，圆柱体表示随为光敏电阻，R1为定值电阻，R2此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
13．图为某种电子秤工作原理的示意图，被称物体的质量可按照一定的换算关系通过电流表的示数获得．秤盘中放入物体后，连杆P将从a点向下滑动，最终停在a、b间的某一位置．关于该电子秤，下列说法正确的是（ ）
A．物体质量越小，电流表的示数越大
B．物体质量越大，电流表的示数越大
C．物体质量越大，电路中的总电阻越大
D．物体质量越小，电路中的总电阻越大
14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（ ）
A．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B．从t2到t3时间内，小车做变加速直线运动
C．从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
15．平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一个带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为，如图所示，那么（ ）
A．保持电键S闭合，将A板稍向上移，则减小
B．保持电键S闭合，将A板稍向B板靠近，则增大
C．电键S断开，将A板稍向B板靠近，则不变
D．电键S断开，将A板稍向上移，则减小
三、解答题
16．如图所示电路，电源电压不变，电表均为理想电表，R1＝30 ．开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中，电压表示数之比为3∶8；R2消耗的最大功率和最小功率之比为4∶1；R3的最小功率为0.9W．求：
（1）电阻R2的值；
（2）电流表的最大示数。
17．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
四、实验题
18．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
19．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小、②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。请将下面的电路完整连接好__________。
参考答案
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B C D D D D A C D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BC BD BD CD BC
三、解答题
16．（1）40 ；（2）1.4A
17．（1）（2）
四、实验题
18． 3000 200 强光照射时 外接
19．见解析
一、单选题
1． 如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡 电阻均为R，D为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（ ）
A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动
C． D．
2． 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，利用磁体靠近霍尔元件产生霍尔效应可控制显示屏的工作状态。如图，一宽为a、长为c的长方形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速率为v。当元件处于方向向下且垂直于上表面、磁感应强度为B的匀强磁场中，元件的前、后表面间将出现霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。此时（ ）
A．元件前表面的电势比后表面的电势低
B．自由电子受到的洛伦兹力大小为
C．霍尔电压U与磁感应强度B成反比
D．霍尔电压U与电子定向移动的速度v无关
3． 以下说法正确的是（ ）
A．电感器有通交流、阻直流、通高频、阻低频的特性
B．电容器的电容越小，交流电频率越低，对交流电的阻碍作用越小
C．传感器能把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信息
D．光敏电阻是用半导体材料制成，其电阻不随光照强度改变
4． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻R0，A和B是小灯泡，光敏电阻Rt阻值随光照强度增加而减小。用逐渐增强的光照射光敏电阻Rt过程中（ ）
A．路端电压增大 B．R0两端电压减小
C．灯A变暗，灯B变亮 D．灯A和灯B都变暗
5． 霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
6． 福州一中的同学总是对身边的的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针（电子罗盘）产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C到D方向的恒定电流I，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A、B之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．当C端朝着正西方向时，UAB>0
B．当C端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c，则A、B两表面的电势差增大
C．CD沿着竖直方向时，A、B两表面的电势差UAB一定为零
D．当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A、B两表面的电势差不断减小
7． 如图所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计．闭合开关S，在环境温度明显升高的过程中，下列说法错误的是
A．L变亮
B．RT两端电压变小
C．C所带的电荷量保持变小
D．G中电流方向由b→a
8． 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（ ）
A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源
9． 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（ ）
A．从0到t1时间内，升降机一定静止
B．从t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C．从t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化
D．从t2到t3时间内，升降机可能向下匀加速运动
10．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（ ）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
二、多选题
11．下列说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．热敏电阻是利用半导体电阻承受随温度的变化的特征来实现温度测量
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．空调机中控温的传感器是光电传感器
12．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，图中虚线表示激光，圆柱体表示随为光敏电阻，R1为定值电阻，R2此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
13．图为某种电子秤工作原理的示意图，被称物体的质量可按照一定的换算关系通过电流表的示数获得．秤盘中放入物体后，连杆P将从a点向下滑动，最终停在a、b间的某一位置．关于该电子秤，下列说法正确的是（ ）
A．物体质量越小，电流表的示数越大
B．物体质量越大，电流表的示数越大
C．物体质量越大，电路中的总电阻越大
D．物体质量越小，电路中的总电阻越大
14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（ ）
A．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B．从t2到t3时间内，小车做变加速直线运动
C．从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
15．平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一个带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为，如图所示，那么（ ）
A．保持电键S闭合，将A板稍向上移，则减小
B．保持电键S闭合，将A板稍向B板靠近，则增大
C．电键S断开，将A板稍向B板靠近，则不变
D．电键S断开，将A板稍向上移，则减小
三、解答题
16．如图所示电路，电源电压不变，电表均为理想电表，R1＝30 ．开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中，电压表示数之比为3∶8；R2消耗的最大功率和最小功率之比为4∶1；R3的最小功率为0.9W．求：
（1）电阻R2的值；
（2）电流表的最大示数。
17．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
四、实验题
18．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
19．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小、②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。请将下面的电路完整连接好__________。
参考答案
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B C D D D D A C D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BC BD BD CD BC
三、解答题
16．（1）40 ；（2）1.4A
17．（1）（2）
四、实验题
18． 3000 200 强光照射时 外接
19．见解析